보조기억장치

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[개인 프로젝트] USB 실시간 모니터링 솔루션 개발

PART. 01 USB

CHAPTER. 01 USB 제어방식

Point. 01 USB의 의미

  • 윈도우 및 리눅스 컴퓨터 시스템에 있는 직렬버스를 의미한다.

  • 본 프로젝트에서는 저장소로 사용되는 USB만을 대상으로 한다. 즉, 키보드 및 마우스는 제외된다.

Point. 02 USB 제어방식

  • USB는 특정 디렉토리(탐색기)가 변경 되었을 때 탐지하는 방법과 윈도우 메시지를 수신하여 탐지하는 방법으로 구분된다.

  • 특정 디렉토리 변경

    윈도우 탐색기에서 USB가 인식되면 D: 혹은 E: 드라이버 등이 추가적으로 생성된다.
    FindFirstChanageNotification, FindNext ChanageNotification 등과 같은 API를 사용해서 구현이 가능하다.
    Application Level에서 탐지되는 방식

  • 윈도우 메시지 탐지

    실시간으로 전송되는 윈도우 메시지를 수신하여 WM_DEVICECHANGE 메시지가 전송되는 탐지한다.
    윈도우 Message loop 및 Window Procedure를 구현해야 한다.
    OS Level에서 실시간 메시지를 탐지한다.

CHAPTER. 02 개인정보취급자 USB 사용내역 실시간 탐지

Point. 01 USB 실시간 탐지의 의미

  • 개인정보취급자가 업무용으로 사용되는 PC에 등록되지 않은 USB를 삽입하면 실시간으로 USB Manager에서 그 내역을 전송하여 통제한다.

Point. 02 USB 실시간 탐지 시스템 구조


[그림] 소프트웨어 아키텍처 도식화

  • USB 제어 개발 프로그램

    USB Detection : 실시간으로 USB 사용을 탐지한다.
    (Visual C++, Windows OS 7이상)

Client Socket : USB 삽입 시에 해당 볼륨 정보를 서버로 전송한다.
(Visual C++, Windows OS 7이상)

Server Socket : 클라이언트 소켓에서 송신되는 정보를 실시간 수신한다.
(gcc, Linux OS)

Point. 03 개발 프로그램의 범위

  • 클라이언트 기기에서 USB가 삽입 될 경우 실시간을 모니터링 한다.

  • 클라이언트는 USB가 삽입되면 서버에 해당 볼륨의 정보를 전송한다.

  • 서버는 전송된 정보들을 화면에 출력한다.

CHAPTER. 03 소프트웨어 구조

Point 01. USB Detection

  • WM_DEVICECHANGE Message를 탐지하여 USB 삽입 및 제거 여부를 식별한다.

    [그림] 처리 흐름도

	// 메시지 루프 동작
	MSG Msg;
	while (0 < GetMessage(&Msg, NULL, 0, 0))
	{
		TranslateMessage(&Msg);
		DispatchMessage(&Msg);
	}

메시지 루프

	switch (uMsg)
	{
	case WM_CLOSE:
		DestroyWindow(hwnd);
		break;
	case WM_DESTROY:
		PostQuitMessage(0);
		break;
	case WM_DEVICECHANGE:	// 장치 상태가 변경
		ProcessDeviceChangeMsg(uMsg, wParam, lParam);
		break;
	default:
		return DefWindowProc(hwnd, uMsg, wParam, lParam);
	}

윈도우 프로시저

	case DBT_DEVICEARRIVAL:
		if (DBT_DEVTYP_VOLUME == pVolume->dbcv_devicetype)	
// 연결된 장치가 Volume(Disk) 인 경우
		{
			char cDriveName = GetDriveName(pVolume->dbcv_unitmask);
			char volumeName[10] = { cDriveName, ':', '\\', };
			char diskName[MAX_PATH+1] = { 0, };
			char fileSystem[MAX_PATH+1] = { 0, };
			char comName[MAX_PATH + 1] = { 0, };
			char Serial[MAX_PATH + 1] = { 0, };
			char InfoBuff[1024] = { 0, };
			GetVolumeInformation(volumeName, diskName, MAX_PATH, &dwSerialNo,
                         NULL, NULL, fileSystem, MAX_PATH);
			GetComputerNameA(comName, &bufCharCount);			
			// 관련 정보 출력
			printf("A new USB storage Arrival\n");
			printf("  [%s] -> Disk Name [%s], File System [%s],
                         SerialNumber[%X] \n", volumeName, diskName, fileSystem,
                         dwSerialNo);
			printf("ComputerName [%s]\n", comName);
  • USB 탐지

Point 02. Client Socket

  • USB의 정보들 서버에 전송한다. 
        wVersionRequested = MAKEWORD(2, 0);
WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData);
SOCKET hSockClient = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
SOCKADDR_IN sockAddrClient;
::ZeroMemory(&sockAddrClient, sizeof(sockAddrClient));
sockAddrClient.sin_family = AF_INET;

sockAddrClient.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.56.1");
sockAddrClient.sin_port = htons(5000);
  //USB Manager Server와 연결

			strncpy(InfoBuff, comName, sizeof(comName));
			strcat(InfoBuff," ");
			strcat(InfoBuff, volumeName);
			strcat(InfoBuff, " ");
			strcat(InfoBuff, diskName);
			strcat(InfoBuff, " ");
			strcat(InfoBuff, fileSystem);
			strcat(InfoBuff, " ");
			strcat(InfoBuff, Serial);
      //USB 정보 버퍼에 저장

			send(hSockClient, InfoBuff, 50, 0);

			closesocket(hSockClient);
			WSACleanup();

      //서버에 전송 및 소켓 종료

Point 03. Server Socket

  • 클라이언트에서의 송신 정보 수신 및 출력
int server_socket, client_socket;
        struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
        char packet[BUFF_SIZE];
        int client_addr_size;
        char *buff;
        pid_t pid;

        server_socket = socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0);
        server_addr.sin_family  = AF_INET;
        server_addr.sin_port            = htons(5000);
        server_addr.sin_addr.s_addr     = htons(INADDR_ANY);
        bind(server_socket, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));
        listen(server_socket,7);
        client_addr_size=sizeof(client_addr);

//소켓 생성 및 수신 대기  

int server_socket, client_socket;
        struct sockaddr_in server_addr, client_addr;
pid=fork();
if(pid==0){
           while(1){
                   memset(packet, 0x00, sizeof(packet));
                   read (client_socket, packet, BUFF_SIZE);

                        close(client_socket);
                        break;
                        }
//자식프로세스 생성 및 클라이언트 송신 정보 수신  

printf("ClientIP %s ComputerName %s\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr),packet);
//서버는 수신된 정보를 출력한다.

CHAPTER. 03 USB 탐지기 테스트 결과

Point 01. USB 탐지기 테스트



실제 사용하는 USB를 활용하여 프로그램 동작 테스트

Point 02. Client


클라이언트 usb 정보 출력

Point 03. Server


서버는 수신된 정보를 출력한다.


AWS EC2 우분투 서버 정보


클라이언트와 클라우드 환경 서버간 usb 정보 송수신 테스트

CHAPTER. 04 실시간 USB 탐지 솔루션 개선 방안

Point 01. Pro*C, C API를 사용한 DB 연동

  • 프로그램과 데이터베이스 간 연동 방법

    • 오라클 Pro*C

      • 오라클에서 제공하는 외부 C 프로그램과 결합 할 수 있는 선행컴파일러

      • 오라클 DB와 연동 가능한 C프로그램

      • C 프로그램 내에 SQL 코드작성이 가능하다.

#include <stdio.h> 
#include <sqlca.h> 
EXEC SQL BEGIN DECLARE SECTION; 
VARCHAR uid[20]; /* DB USER ID */ 
VARCHAR pwd[20]; /* DB PASSSWORD */ 
Int empno; 
EXEC SQL END DECLARE SECTION; 
void main 
{ 
	/* Log on oracle */ 
	strcpy((char *)uid.arr, "userid");
	uid.len = (short)strlen((char *)uid.arr);
	strcpy((char *)pwd.arr, "password");
	pwd.len = (short)strlen((char *)pwd.arr);
	EXEC SQL CONNECT :uid IDENTIFIED BY :pwd;
	if(sqlca.sqlcode != 0) {
		printf("[ERROR] Connect Error SQL_MSG : [%d].\n",
		           sqlca.sqlerrm.sqlerrmc);
		           exit(0); 
		           } 
EXEC SQL SELECT empno 
INTO :empno 
FROM scott.emp

Pro*C example code

  • Mysql C API
#include <my_global.h>
#include <mysql.h>
int main(int argc, char **argv)
{  
  MYSQL *con = mysql_init(NULL);
  if (con == NULL) 
  {
      fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(con));
      exit(1);
  }
  if (mysql_real_connect(con, "localhost", "root", "root_pswd", 
          NULL, 0, NULL, 0) == NULL) 
  {
      fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(con));
      mysql_close(con);
      exit(1);
  }  
  if (mysql_query(con, "CREATE DATABASE testdb")) 
  {
      fprintf(stderr, "%s\n", mysql_error(con));
      mysql_close(con);
      exit(1);
  }
  mysql_close(con);
  exit(0);
}

Mysql C API example code

  • DMBS에서 제공하는 선행 컴파일러를 이용하여 신뢰 할 수 있는 USB 목록 관리 기능 추가가 가능하다.

Point 02. 등록되지 않은 USB 자동 제거

  1. 미등록 USB eject 모듈

    • 각 USB는 고유한 식별값을 가진다.

    • DB 혹은 파일에 등록된 고유 식별번호를 활용하여 미등록 디바이스의 접근차단

  2. 윈도우 API를 통한 디바이스 컨트롤

BOOL DeviceIoControl(
  HANDLE       hDevice,
  DWORD        dwIoControlCode,
  LPVOID       lpInBuffer,
  DWORD        nInBufferSize,
  LPVOID       lpOutBuffer,
  DWORD        nOutBufferSize,
  LPDWORD      lpBytesReturned,
  LPOVERLAPPED lpOverlapped
);

BOOL DeviceIoControl(
  (HANDLE) hDevice,            // handle to device
  IOCTL_STORAGE_MEDIA_REMOVAL, // dwIoControlCode(LPVOID) lpInBuffer,// input buffer 
  (DWORD) nInBufferSize,       // size of input buffer 
  NULL,                        
//lpOutBuffer0,//nOutBufferSize(LPDWORD)lpBytesReturned,// number of bytes returned
  (LPOVERLAPPED) lpOverlapped  // OVERLAPPED structure
);

Device Control Function

  • 윈도우에서 제공하는 API를 활용하여 usb 제어 기능을 수행 할 수 있다.

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